摩尔芯闻 > 行业新闻 > 半导体 > 5G核心,天线与射频篇!

5G核心,天线与射频篇!

价值与套路探究 ·2018-09-08 13:03·半导体行业观察
阅读:2203

移动通信研究院院长张同须在接受媒体采访时指出:随着5G商用部署时间临近,5G基础通信设施的建设将日益完善。考虑到5G的大带宽、高频率、大规模天线阵列、低时延、超大规模连接这些标志性特征, 也将带动高功率器件、高速AD/DA、高速光模块、先进工艺节点的高速处理芯片、先进的封装技术、高端板材 等专业技术领域的兴起。

5G频谱和投资

有相关媒体也提前披露,中国5G频谱现已进行了内部的划分。据悉,频谱初步分配方案为中国联通和中国电信分别获得3.5GHz左右各100MHz的频谱资源,中国移动获得2.6GHz附近100MHz频谱资源。当然,这些分配方案还未正式公布,未来可能还会有所变动。

由于2017年工信部发布的5G频谱规划中没有2.6GHz,所以大多数设备厂商都在布局3.3-3.6GHz、4.8-5.0GHz这两个频段,对比之下3.5GHz频谱的通信设备产业链则更加完整,这对于联通与电信来说无疑是一个利好的消息,能够依靠成熟的产业链,来快速建立自己的5G终端优势。

然而,对于移动而言,这样的选择也并非对自己不利,2.6GHz的 射频 、天馈等技术在 4G 时代已经成熟,基于自身庞大的市场份额以及众多的 基站 ,依托于2.6GHz频段可以让移动快速切入5G当中,利用原有大量的TD- LTE 设备,能够在5G建设中拥有速度优势,借助原有设备的升级改造,可以加大5G覆盖能力。同时,把2.6GHz分配给中国移动,也是为了避免移动大量的设备被浪费,可以再次发挥余热。这样,就注定了 中国移动对5G设备的采购会大大降低 ,从而导致 5G设备支出的缩减 !

天线与射频的关键性

由于5G的频段远比2G,3G,4G要高,所以引入 Massive MIMO 天线阵列是必然的选项之一。

因为当发射端的发射功率固定时,接收端的接收功率与波长的平方、发射天线增益和接收天线增益成正比,与发射天线和接收天线之间的距离的平方成反比。在毫米波段,无线电波的波长是毫米数量级的,所以又被称作毫米波。而 2G/3G/4G 使用的无线电波是分米波或厘米波。由于接收功率与波长的平方成正比,因此与厘米波或者分米波相比,毫米波的信号衰减非常严重,导致接收天线接收到的信号功率显著减少。怎么办呢?我们不可能随意增加发射功率,因为国家对天线功率有上限限制;我们不可能改变发射天线和接收天线之间的距离,因为移动用户随时可能改变位置;我们也不可能无限提高发射天线和接收天线的增益,因为这受制于材料和物理规律。 唯一可行的解决方案是: 增加发射天线和接收天线的数量,即设计一个多天线阵列。

在高频场景下,穿过建筑物的 穿透损耗 也会大大增加。这些因素都会大大增加信号覆盖的难度。特别是对于室内覆盖来说,用室外宏站覆盖室内用户变得越来越不可行。而使用 massiveMIMO (即天线阵列中的许多天线),我们能够生成高增益、可调节的赋形波束,从而明显改善信号覆盖,并且由于其波束非常窄,可以大大减少对周边的干扰。

考虑到5G这个特性,5G终端最重要的设计就是非金属后盖(提高穿透性),以及需要更多天线!

今天主要讲天线的射频!

射频前端芯片

5G应用均可归为eMBB(增强移动宽带)、mMTC(5G时代的万物互联)与uRLCC(高可靠性、零时延应用)三种应用场景,这些场景的延伸会促进很多额外射频器件的产生,无论是在基础设施领域还是在移动终端智能手机领域。

射频前端模块组成示意图

射频前端芯片市场大致分为两个方向:

一、是移动终端市场,分为两个部分

1, 手机

尽管智能手机渗透率接近饱和,增长率逐渐放缓,但是多天线阵列导致内部射频前端芯片的数量和价值持续提高。

2,物联网(IOT)

作为5G最重要的应用场景,物联网产业借助5G落地,成为驱动射频前端芯片市场发展的最大引擎。市场预计至2019年,市场总规模将超过200亿美元,年复合增长率超过15%;

二、基站

相比终端市场,此领域市场规模较小,但5G核心技术Massive MIMO、微基站、毫米波将会首先在这一市场得到应用,预计先于终端市场进入产业化阶段,率先收益。

根据频谱划分,移动的5G基站建设可能远少于电信和联通。

移动终端市场,5G射频器件的主战场!

对于以智能手机为代表的移动终端设备来说,在由4G到5G的演进过程中,射频模块需要处理的频段数量大幅增加、以及高频段信号处理难度的增加都会进一步提升终端内部射频器件复杂度,各类射频器件将更广泛地使用于 5G 新技术中,天线以及滤波器、功率放大器、开关等射频器件将迎来新的快速增长期。

图表:全球手机射频器件与天线市场规模将迎来新的快速增长期(单位:亿元)

在5G的前端架构里面,除了PA、滤波器、LNA等传统的射频收发器件以外,更多的是前端天线的分配问题,多工器如何支持更好的载波聚合,天线分工器可能需要与手机厂家合作,他们决定手机里用哪几根天线,每根天线支持的频段等等。

射频前端芯片作为移动智能终端产品的核心组成部分,市场份额扩张迅猛。

移动通信基站市场,第二战场

基站是提供无线覆盖和信号收发的核心环节,包括基站主设备和室外天馈系统。基站系统包括天线、射频、小微基站等部分,产业链环节主要涵盖基站天线、射频模块、小微基站与室内分布等。

目前主要的基站天线和射频模块厂商包括华为、京信通信、通宇通讯、摩比发展、大富科技(射频)、武汉凡谷(射频)等,小微基站厂商包括邦讯技术、京信通信、佰才邦等。其中通宇通讯、摩比发展、京信通信拥有Massive MIMO 技术优势,且与中兴、华为等主设备商进行过天线射频一体化深度合作。

对集成度要求不高的基站射频器件上,我国已经有部分厂商有能力提供产品,例如武汉凡谷、大富科技等。同时,我国也有一些滤波器研究公司进行持续投入,诸如麦捷科技、长盈精密等。

在今年的巴塞展上,武汉凡谷展示了针对5G Massive MIMO的小型化介质滤波器产品,还发布了应用于不同场景的全新RF技术解决方案,实现更小体积、更低成本、更优性能。虽然诸如数模转换器、滤波器此类器件单价不高,但在未来5G时代,随着基站建设数量的增多,其产品需求量将很大。

国内外射频供应商的机会

一、绕不过的国外专利

国外射频芯片和器件技术已经非常成熟,尤其是面向高频应用的BAW和FBAR 滤波器,博通、Qorvo 等企业已有多年技术积累,我国BAW和FBAR专利储备十分薄弱,自主研发面临诸多壁垒。

二、产业链成熟度

目前全球射频前端芯片产业拥有较为成熟的产业链,欧美IDM大厂技术领先,规模优势明显,台湾企业则在晶圆制造、封装测试等产业链中下游占据重要地位。

在天线方面,深圳市信维通信股份有限公司(简称“信维”)是国内小型天线行业发展的领跑者,集研发、制造、销售于一体,主要研发和生产移动通信设备终端各类型天线,包括手机天线/GPS/WIFI/手机电视/无线网卡/AP天线等。迄今为止,信维客户已经覆盖国内外知名手机厂商和方案商以及ODM/OEM厂商。

我国在射频领域的落后是不争的事实,虽然在低频通信时代全力追赶,但和国外相比还差距甚远,关键的 射频器件几乎全部依赖进口 。到了高频通信时代,挑战将更大。5G对射频前端芯片的更高要求催生出BAW滤波器、毫米波PA、GaN工艺PA 等新的技术热点,形成新的产业驱动力。

当然,国内企业在半导体产业转移的大趋势下,在射频前端的不同环节也有取得进步:

设计方面, 唯捷创芯 (Vanchip)的3G/4G射频前端方案已实现稳定出货,营收逐年增长,

锐迪科在与展讯合并为 紫光展锐 后,对PA事业部投入巨大,迅速在多条产品线推出新产品;

代工方面, 三安光电 与老牌砷化镓、氮化镓化合物半导体晶圆制造代工厂商GCS成立合资公司,GaAs产线实现小规模量产,GaN产线试产中;

封测方面, 长电科技 拥有的SiP和Flip-chip封装工艺是提高射频前端芯片集成度的核心技术。

风险提示:

1, 5G设备投资不及预期的可能性极大,特别是网络覆盖。

如何用更少的投资取得更大的收益,是各大运营商需要考虑清楚的问题。

中国移动 已经明确表示节约投资 ,复用4G基础设施。

在“2018 5G网络创新研讨会”上,谈及5G无线网部署策略,中国移动通信集团设计院有限公司高级工程师尧文彬表示,要统筹兼顾、因地制宜部署好5G网络。基于现网站址共址建设5G网络,整合现网天面资源,最大限度降低建设费用和租金。

联通和电信的合 并 传闻也可能是为了减少5G的重复投资!所以移动通信基站市场,很可能不及预期。

重点注意,中兴通讯,烽火通信等估值偏高的个股。

2,如果网络建设不及时,也许可能推迟换终端机潮的到来

网络覆盖的不及时,肯定会带来换机紧迫性的降低,但是一般新手机再5G商用前夕就会支持5G网络。所以,科技时髦感也许会削弱网络覆盖对换机潮的影响。

3,物联网的推进不及时

物联网的推动主要靠政府推动和场景落地,虽然NB-IOT不必须依赖5G,但是5G的落地肯定可以加速推动IOT场景落地,形成规模共振!所以,如果5G为网络覆盖建设不及时,那么也可能拖累IOT的推进!

小结

5G,箭在弦上,不得不发,但是也可以慢慢发!目前看来,可以关注更靠谱的终端和IOT相关企业的发展情况,而不是一哄而上疯抢网络覆盖设备商的投资机会。也许,这里隐藏着不小的风险! ​​​​​​​

 

分享到:
微信 新浪微博 QQ空间 LinkedIn

上一篇:英特尔一生的对手:AMD浮沉录

下一篇:国内八大家电巨头抢滩芯片领域,这盘棋局到底有多大?

打开摩尔直播,更多新闻内容
半导体大咖直播分享高清观看
立即下载